(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を被検体に向けて送波し、前記被検体により反射された超音波を受波し、前記受波された超音波に応じたエコー信号を発生する超音波プローブと、
前記発生されたエコー信号に基づいて前記被検体に関する超音波画像を発生する発生部と、
前記発生された超音波画像に含まれる複数の画素の各々について輝度値の空間微分に基づいて前記画素のエッジ情報を算出する算出部と、
前記算出されたエッジ情報に応じたフィルタ特性を有するフィルタを前記超音波画像に施し、前記超音波画像からフィルタ画像を発生するフィルタ処理部と、
前記発生されたフィルタ画像に含まれる複数の画素の各々について輝度値を前記エッジ情報に応じて上昇し、前記フィルタ画像から強調画像を発生する強調部と、
前記発生された強調画像の輝度値に応じた合成比率に従って前記強調画像と前記超音波画像との合成画像を発生する合成部と、
を具備する超音波診断装置。
【請求項２】
前記合成画像上の高輝度領域の輝度値は、前記超音波画像の輝度値に設定され、前記合成画像上の非高輝度領域の輝度値は、前記強調画像の輝度値に設定される、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記合成比率は、前記強調画像への第１の重み係数と前記超音波画像への第２の重み係数との割合により規定され、
前記合成部は、前記強調画像の中から第１閾値よりも高い輝度値を有する高輝度領域と前記第１閾値よりも低い輝度値を有する非高輝度領域とを検出し、前記高輝度領域において前記第１の重み係数を０に、前記第２の重み係数を１に設定し、前記非高輝度領域において、前記第１の重み係数を１に、前記第２の重み係数を０に設定する、
請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記合成比率は、前記強調画像への第１の重み係数と前記超音波画像への第２の重み係数との割合により規定され、
前記合成部は、前記強調画像の中から第１閾値よりも高い輝度値を有する高輝度領域と前記第１閾値よりも低い輝度値を有する非高輝度領域とを検出し、前記非高輝度領域の中から前記第１閾値よりも低い第２閾値よりも低い輝度値を有する第１の非高輝度領域と前記第２閾値よりも高い輝度値を有する第２の非高輝度領域とを検出し、前記第１の非高輝度領域において、前記第１の重み係数を１に、前記第２の重み係数を０に設定し、前記第２の非高輝度領域において、輝度値に応じて前記第１の重み係数を１から０まで、前記第２の重み係数を０から１までの値に設定する、
請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記発生部は、前記エコー信号に基づいて前記被検体に関するオリジナルの超音波画像を発生する超音波画像発生部と、前記発生されたオリジナルの超音波画像に基づいて前記超音波画像の解像度よりも低い解像度を有する低域画像と高域画像とを発生する多重解像度分解部と、を備え、
前記低域画像は、前記超音波画像として利用される、
請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記合成画像と前記高域画像とに基づいて前記オリジナルの超音波画像の解像度と同一の解像度を有する出力画像を発生する多重解像度合成部、をさらに備える請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波画像は、前記被検体の血管に関する画像である、請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項８】
超音波を被検体に向けて送波し、前記被検体により反射された超音波を受波し、前記受波された超音波に応じたエコー信号を発生する超音波プローブと、
前記発生されたエコー信号に基づいて前記被検体に関する超音波画像を発生する発生部と、
前記発生された超音波画像に含まれる複数の画素の各々について輝度値の空間微分に基づいて前記画素のエッジ情報を算出する算出部と、
前記算出されたエッジ情報に応じたフィルタ特性を有するフィルタを前記超音波画像に施し、前記超音波画像からフィルタ画像を発生するフィルタ処理部と、
前記発生されたフィルタ画像に含まれる複数の画素の各々について輝度値を前記エッジ情報に応じて上昇し、前記フィルタ画像から強調画像を発生する強調部と、
前記発生された強調画像にテーブルを適用し、前記強調画像からテーブル画像を発生するものであって、前記テーブルは、閾値よりも低い輝度値範囲においては入力輝度値の上昇に伴って出力輝度値が線形的に上昇する第１の入出力特性を有し、前記閾値よりも高い輝度値範囲においては入力輝度値の上昇に伴って出力輝度値が前記第１の入出力特性よりも緩やかに非線形的に上昇する第２の入出力特性を有するテーブル適用部と、
を具備する超音波診断装置。
【請求項９】
被検体に関する超音波画像のデータを記憶する記憶部と、
前記超音波画像に含まれる複数の画素の各々について前記画素の輝度値の空間微分に基づいて前記画素のエッジ情報を算出する算出部と、
前記算出されたエッジ情報に応じたフィルタ特性を有するフィルタを前記超音波画像に施し、前記超音波画像からフィルタ画像を発生するフィルタ部と、
前記発生されたフィルタ画像に含まれる複数の画素の各々について前記画素の輝度値を前記エッジ情報に応じて上昇し、前記フィルタ画像から強調画像を発生する強調部と、
前記発生された強調画像の輝度値に応じた合成比率に従って前記強調画像と前記超音波画像との合成画像を発生する合成部と、
を具備する超音波画像処理装置。
【請求項１０】
被検体に関する超音波画像のデータを記憶する記憶部と、
前記超音波画像に含まれる複数の画素の各々について輝度値の空間微分に基づいて前記画素のエッジ情報を算出する算出部と、
前記算出されたエッジ情報に応じたフィルタ特性を有するフィルタを前記超音波画像に施し、前記超音波画像からフィルタ画像を発生するフィルタ処理部と、
前記発生されたフィルタ画像に含まれる複数の画素の各々について輝度値を前記エッジ情報に応じて上昇し、前記フィルタ画像から強調画像を発生する強調部と、
前記発生された強調画像にテーブルを適用し、前記強調画像からテーブル画像を発生するものであって、前記テーブルは、閾値よりも低い輝度値範囲においては入力輝度値の上昇に伴って出力輝度値が線形的に上昇する第１の入出力特性を有し、前記閾値よりも高い輝度値範囲においては入力輝度値の上昇に伴って出力輝度値が前記第１の入出力特性よりも緩やかに非線形的に上昇する第２の入出力特性を有するテーブル適用部と、
を具備する超音波画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び超音波画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された振動子から被検体に超音波を送波し、被検体により反射された超音波を振動子を介して受波し、受波された超音波に応じたエコー信号に基づいて超音波画像を発生している。超音波画像は、被検体組織に関する情報以外に、各種のノイズや超音波の干渉によるスペックルを含んでいる。ノイズやスペックルは、超音波画像の画質を劣化させている。
【０００３】
ノイズやスペックルを低減し被検体組織に関する情報を強調するために、超音波画像の各画素のエッジ情報を算出し、算出されたエッジ情報に応じたフィルタを画素に適用する方法がある。このフィルタは、具体的には、エッジ方向に平滑化し、エッジ方向の垂直方向に鮮鋭化している。このフィルタを利用した画像処理方法は、例えば、血管画像の画質向上に利用されている。
【０００４】
血管に関する超音波画像の観察のためには、血管壁内膜領域は全体的に強調され、内膜方向に平滑化され、血管壁内膜領域の近傍に位置する実質領域は強調されないことが望ましい。上記の画像処理方法により、血管壁内膜領域がエッジとして検出されるが、輝度変化の大きい実質領域もエッジとして検出されてしまう。そのため、血管壁内膜領域が強調されると、実質領域も強調されてしまう。このように上記の画像処理方法を適用することにより、血管壁内膜領域の表示を最適化しようとすると、血管壁内膜領域近傍の実質領域が明るくなり過ぎてしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９―１５３９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
目的は、超音波画像の画質の向上を可能とする超音波診断装置及び超音波画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波を被検体に向けて送波し、前記被検体により反射された超音波を受波し、前記受波された超音波に応じたエコー信号を発生する超音波プローブと、前記発生されたエコー信号に基づいて前記被検体に関する超音波画像を発生する発生部と、前記発生された超音波画像に含まれる複数の画素の各々について輝度値の空間微分に基づいて前記画素のエッジ情報を算出する算出部と、前記算出されたエッジ情報に応じたフィルタ特性を有するフィルタを前記超音波画像に施し、前記超音波画像からフィルタ画像を発生するフィルタ処理部と、前記発生されたフィルタ画像に含まれる複数の画素の各々について輝度値を前記エッジ情報に応じて上昇し、前記フィルタ画像から強調画像を発生する強調部と、前記発生された強調画像の輝度値に応じた合成比率に従って前記強調画像と前記超音波画像との合成画像を発生する合成部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す図。
【図２】図１の画像処理部の構成を示す図。
【図３】図２の最適輝度画像発生部の構成を示す図。
【図４】図３の高輝度抑制部の構成を示す図。
【図５】図３の高輝度抑制部の処理対象画像である血管画像の一例を示す図。
【図６】図５の画像合成部により利用されるパラメータＥＴＨと強調画像ＩＥＮＨの輝度値との関係を示す図。
【図７】本実施形態の変形例１に係る最適輝度画像発生部の構成を示す図。
【図８】本実施形態の変形例２に係る最適輝度画像発生部の構成を示す図。
【図９】図８のテーブル部により利用されるＬＵＴの入出力特性を示す図。
【図１０】本実施形態の変形例３に係る最適輝度画像発生部の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる超音波診断装置及び超音波画像処理装置を説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１の構成を示す図を示している。図１に示すように超音波診断装置１は、超音波プローブ１０、送信部２０、受信部３０、Ｂモード処理部４０、カラードプラ処理部５０、画像発生部６０、画像処理部７０、記憶部８０、及び表示部９０を備えている。
【００１１】
超音波プローブ１０は、複数の振動子を有している。超音波プローブ１０は、送信部２０からの駆動信号を受けて被検体に向けて超音波を送波する。被検体に送波された超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射される。反射された超音波は、超音波プローブ１０に受波される。超音波プローブ１０は、受波された超音波の強度に応じた電気信号（エコー信号）を発生する。エコー信号の振幅は、反射された不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、移動している血流や心臓壁等の移動体の表面で超音波が反射された場合、エコー信号は、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分に依存した周波数偏移を受ける。
【００１２】
送信部２０は、超音波プローブ１０を介して被検体に超音波を繰り返し送信する。より詳細には、送信部２０は、超音波の送信用に図示しないレートパルス発生回路、送信遅延回路、及び駆動パルス発生回路等を有している。レートパルス発生回路は、所定のレート周波数ｆｒＨｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、レートパルスをチャンネル毎に繰り返し発生する。遅延回路は、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束させ且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間を各レートパルスに与える。駆動パルス発生回路は、各遅延されたレートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１０に駆動パルスを印加する。
【００１３】
受信部３０は、超音波プローブ１０を介して被検体からの超音波を繰り返し受信する。より詳細には、受信部３０は、超音波の受信用に図示しないアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、受信遅延回路、及び加算器等を有している。アンプ回路は、超音波プローブ１０からのエコー信号をチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号をチャンネル毎にアナログ信号からデジタル信号に変換する。受信遅延回路は、デジタル信号に変換されたエコー信号に対し、チャンネル毎にビーム状に集束させ且つ受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、遅延時間が与えられた各エコー信号を加算する。加算処理により、受信ビームに対応する受信信号が発生される。このようにして受信部３０は、複数の受信ビームにそれぞれ対応する複数の受信信号を発生する。受信信号は、Ｂモード処理部４０とカラードプラ処理部５０とに供給される。
【００１４】
Ｂモード処理部４０は、受信部３０からの受信信号を対数増幅し、対数増幅された受信信号を包絡線検波することで、エコー信号の強度を輝度で表現するＢモード信号のデータを発生する。発生されたＢモード信号のデータは、画像発生部６０に供給される。
【００１５】
カラードプラ処理部５０は、受信部３０からの受信信号に自己相関演算を施し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度や分散、パワー等の血流情報の強度をカラーで表現するドプラ信号のデータを発生する。発生されたドプラ信号のデータは、画像発生部６０に供給される。
【００１６】
画像発生部６０は、Ｂモード処理部４０からのＢモード信号に基づいて、被検体に関するＢモード画像を発生する。具体的には、画像発生部６０は、スキャンコンバータにより構成される。画像発生部６０は、Ｂモード信号のスキャン方式を超音波スキャン方式から表示デバイス方式に変換することにより、Ｂモード画像を発生する。Ｂモード画像の画素は、由来するＢモード信号の強度に応じた輝度値を有している。同様にして画像発生部６０は、カラードプラ処理部５０からのドプラ信号に基づいて、被検体に関するドプラ画像を発生する。ドプラ画像の画素は、由来するドプラ信号の強度に応じたカラー値を有している。以下、Ｂモード画像とドプラ画像とは、記憶部８０と画像処理部７０とに供給される。
【００１７】
画像処理部７０は、画像発生部６０又は記憶部７０からのＢモード画像に対して画像処理を実行する。画像処理により、スペックルやノイズが低減され、且つ非注目領域が強調され過ぎずに注目領域が適切に強調されたＢモード画像を発生する。画像処理の詳細については後述する。画像処理が施されたＢモード画像は、記憶部８０と表示部９０とに供給される。
【００１８】
表示部９０は、画像処理部７０により画像処理が施されたＢモード画像を表示デバイスに表示する。この際、Ｂモード画像には、ドプラ画像が重ねられても良い。表示デバイスとしては、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示デバイスが適宜利用可能である。
【００１９】
なお画像処理部７０、記憶部８０、及び表示部９０は、超音波画像処理装置１００を構成する。この超音波画像処理装置１００は、図１に示すように、超音波診断装置１に組み込まれていてもよいし、超音波診断装置１とは別体のコンピュータに組み込まれていても良い。
【００２０】
以下、本実施形態に係る画像処理部７０の詳細について説明する。なお、画像処理部７０の処理対象のＢモード画像は、被検体の血管に関するＢモード画像であるとする。しかしながら、本実施形態はこれに限定されず、画像処理部７０の処理対象のＢモード画像は、血管以外の骨や筋肉等の成形組織に関するＢモード画像にも適用可能である。
【００２１】
図２は、画像処理部７０の構成を示す図である。図２に示すように、画像処理部７０は、多重解像度分解／合成を行なうために、複数階層（レベル）からなる多重構造を有している。本実施形態においては、説明を具体的に行うため、多重解像度分解／合成の最高レベルは、３としている。しかしながら本実施形態は、これに限定する必要はない。多重解像度分解／合成は、レベル１からレベルｎ（ただし、ｎは２以上の自然数）の範囲で行なわれればよい。また本実施形態では、多重解像度分解／合成の一例として離散ウェーブレット変換／逆変換を採用する。しかしながら本実施形態は、これに限定する必要はない。例えば、多重解像度分解／合成として、ラプラシアン・ピラミッド（Laplacian pyramid）法やガボール（Gabor）変換／逆変換等の既存の多重解像度分解／合成法を採用してもよい。
【００２２】
図２に示すように、本実施形態に係る画像処理部７０は、レベル毎に多重解像度分解部７１（７１―１、７１―２、７１―３）、最適輝度画像発生部７３（７３―１、７３―２、７３―３）、高域画像制御部７５（７５―１、７５―２、７５―３）、及び多重解像度合成部７７（７７―１、７７―２、７７―３）を備えている。
【００２３】
多重解像度分解部７１は、処理対象画像に基づいて、処理対象画像の解像度よりも低い解像度を有する低域画像と高域画像とを発生する。例えば、多重解像度分解部７１は、処理対象画像に離散ウェーブレット変換を施す。離散ウェーブレット変換において多重解像度分解部７１は、ｘｙ直交座標の各軸方向（各次元）に１次元の低域フィルタと高域フィルタとをそれぞれ適用する。これらフィルタの適用により、処理対象画像が１枚の低域画像と３枚の高域画像とに分解される。低域画像は、処理対象画像が有する空間周波数成分のうちの低周波成分を含む。各高域画像は、処理対象画像が有する空間周波数成分のうちの少なくとも１方向に関する高周波成分を含む。分解後の各画像の各座標軸あたりの標本数は、分解前の各座標軸あたりの標本数の半分に縮小される。
【００２４】
多重解像度分解部７１が最低レベル（図２の場合レベル１）に属する場合、処理対象画像は、画像発生部６０又は記憶部７０からのＢモード画像である。多重解像度分解部７１が最低レベル（図２の場合レベル１）に属さない場合、処理対象画像は、１レベル下の多重解像度分解部７１からの低域画像である。
【００２５】
多重解像度分解部７１が最高レベル（図２の場合レベル３）に属する場合、発生された低域画像は、同最高レベルの最適輝度画像発生部７３―３に供給される。多重解像度分解部７１が最高レベルに属さない場合、発生された低域画像は、１レベル上のレベルに属する多重解像度分解部７１に供給される。発生された３枚の高域画像は、同レベルに属する高域画像制御部７５に供給される。
【００２６】
最適輝度画像発生部７３は、処理対象画像に含まれる複数の画素の各々についてエッジ情報を算出する。エッジ情報は、同レベルの高域画像制御部７５に供給される。また、最適輝度画像発生部７３は、エッジ情報を利用して処理対象画像から、スペックルやノイズが低減され且つ高輝度領域が強調され過ぎずに非高輝度領域のエッジ領域が適切に強調された画像を発生する。発生された画像を最適輝度画像と呼ぶことにする。最適輝度画像は、同レベルの多重解像度合成部７７に供給される。
【００２７】
最適輝度画像発生部７３が最高レベル（図２の場合レベル３）に属する場合、処理対象画像は、同最高レベルに属する多重解像度分解部７１からの低域画像である。最適輝度画像発生部７３が最高レベルに属さない場合、処理対象画像は、１レベル上のレベルに属する多重解像度合成部７７からの画像である。
【００２８】
図３は、最適輝度画像発生部７３の構成を示す図である。図３に示すように、最適輝度画像発生部７３は、エッジ情報算出部７３１、エッジフィルタ部７３３、エッジ強調部７３５、及び高輝度抑制部７３７を有する。
【００２９】
エッジ情報算出部７３１は、処理対象画像ＩＩＮに含まれる複数の画素の各々についてエッジ情報を算出する。具体的には、エッジ情報算出部７３１は、まず処理対象画素と処理対象画素の近傍画素とを利用して各座標軸に沿って空間微分し、空間微分値を算出する。そしてエッジ情報算出部７３１は、算出された空間微分値に基づいて処理対象画素に関するエッジの強度と方向とを算出する。このエッジの強度と方向との組合せがエッジ情報である。より詳細には、エッジ情報算出部７３１は、空間微分値を利用して処理対象画素の構造テンソル（structure tensor）の複数の要素を算出する。エッジ情報算出部７３１は、算出された複数の要素に線形代数演算に施し、構造テンソルの２つの固有値と２つの固有ベクトルとを算出する。２つの固有ベクトルのうちの一方がエッジに沿う方向を意味し、他方がエッジに垂直な方向を意味する。ここでエッジに沿う方向をエッジ方向と呼ぶことにする。固有値は、エッジの強度に依存する。
【００３０】
なおエッジ情報の算出方法は、構造テンソルを利用する方法に限定されない。例えば、構造テンソルの代わりにヘッセ行列（Hessian matrix）を利用してエッジ情報を算出しても良い。
【００３１】
エッジフィルタ部７３３は、エッジ情報に応じたフィルタ特性を有するフィルタを入力画像に施す。ここでエッジ情報に応じたフィルタ特性を有するフィルタをエッジフィルタと呼ぶことにする。具体的には、エッジフィルタ部７３３は、処理対象画像ＩＩＮに含まれる複数の画素の各々についてエッジフィルタを算出する。エッジフィルタは、エッジ方向に沿ってエッジ領域に鮮鋭化を施し、エッジ方向の垂直方向に沿ってエッジ領域に平滑化を施す特性を有する。エッジフィルタとしては、例えば、エッジ情報に基づいて算出される非線形異方性拡散フィルタ（Nonlinear Anisotropic Diffusion Filter）が挙げられる。エッジフィルタ部７３３は、各画素にエッジフィルタを施すことによって、処理対象画像ＩＩＮに含まれるエッジ領域を強調し、非エッジ領域を抑制する。ここでエッジフィルタ部７３３の出力画像をフィルタ画像ＩＦＩＬと呼ぶことにする。
【００３２】
エッジ強調部７３５は、フィルタ画像ＩＦＩＬに含まれる複数の画素の各々について輝度値をエッジ情報に応じて上昇する。ここでエッジ強調部７３５の出力画像を強調画像ＩＥＮＨと呼ぶことにする。具体的には、エッジ強調部７３５は、各画素についてエッジの強度と閾値とを比較し、閾値よりも大きいエッジの強度を有する画素をエッジ領域に設定し、閾値よりも小さいエッジの強度を有する画素を非エッジ領域に設定する。そしてエッジ強調部７３５は、エッジ領域に含まれる画素の輝度値を、エッジの強度に応じた増加量だけ増加させる。増加量は、例えば、パラメータａＥＮＨとエッジの強度ＥＥＤＧＥとの積により規定される。エッジ領域の強調は、例えば、以下の（１）式により表現される。なおＩＥＮＨは、強調画像の画素の輝度値を表し、ＩＦＩＬは、フィルタ画像の画素の輝度値を意味する。
【００３３】
ＩＥＮＨ＝ＩＦＩＬ＋（１＋ａＥＮＨ・ＥＥＤＧＥ）              ・・・（１）
パラメータａＥＮＨは、輝度値の上昇度合いを調節するためのパラメータである。パラメータａＥＮＨは、操作者により任意の値に設定される。なお、エッジ領域が強調され過ぎてはならないので、パラメータａＥＮＨは、例えば、０．０２程度の微小量に設定される。このようにしてエッジ強調部７３５は、エッジの強度が比較的大きい画素の輝度値を若干上昇させることにより、フィルタ画像ＩＦＩＬ上のエッジ領域をさらに強調させる。
【００３４】
高輝度抑制部７３７は、強調画像ＩＥＮＨ上の高輝度領域を抑制し、最適輝度画像を発生する。より具体的には、高輝度抑制部７３７は、強調画像ＩＥＮＨの輝度値に応じた合成比率に従って強調画像ＩＥＮＨと処理対象画像ＩＩＮとを合成し、最適輝度画像ＩＯＵＴを発生する。
【００３５】
図４は、高輝度抑制部７３７の構成を示す図である。図４に示すように、高輝度抑制部７３７は、領域検出部７３７１と画像合成部７３７３とを有する。なお以下の説明を具体的に行うため処理対象画像として血管に関するＢモード画像（以下、血管画像と呼ぶことにする）を例に挙げて説明する。
【００３６】
図５は、血管画像の一例を示す図である。図５に示すように、血管画像は、管腔に関する管腔領域Ｒ１と血管壁内膜に関する血管壁内膜領域Ｒ２と実質組織に関する実質組織領域Ｒ３とを含んでいる。操作者が良く観察したい画素領域は、血管壁内膜領域Ｒ２であるとする。血管壁内膜領域Ｒ２は、管腔領域Ｒ１と実質組織領域Ｒ３との間に位置する。血管壁内膜領域Ｒ２は、血管壁内膜が正常であれば実質組織領域Ｒ３よりも低輝度値を有している。一般的に、Ｂモード画像上、血管壁内膜領域Ｒ２は薄いグレーで表示される。血管壁内膜領域Ｒ２は、細長い形状を有している。従って、血管壁内膜領域Ｒ２は、画像処理によりエッジ領域として認識される。従って、エッジフィルタ部７３３により血管壁内膜領域Ｒ２が強調される。一方、上述のように、エッジフィルタ部７３３によるエッジフィルタは、多重解像度分解の各レベルにおいて実行される。多重解像度分解により画像の解像度が低下しているため、エッジ領域である血管壁内膜領域Ｒ２が画像上に十分に再現されない。例えば、本当は１つの連結画素領域であるはずの血管壁内膜領域Ｒ２が、解像度の低下のために、複数に分断された画素領域として表示されてしまう。従ってエッジフィルタ部７３３による鮮鋭化のみでは、非高輝度領域のエッジ領域である血管壁内膜領域Ｒ２を十分に強調することができない。そこで、エッジフィルタ部７３３の後段のエッジ強調部７３５は、血管壁内膜領域Ｒ２（非高輝度領域のエッジ領域）をさらに強調する。しかしながら、エッジ強調部７３５によるエッジ強調により、高輝度領域のエッジ領域もさらに強調されることとなる。従って、強調画像上の実質組織領域Ｒ３が過度に強調され、画像上において白さが際立ってしまう。
【００３７】
領域検出部７３７１は、強調画像ＩＥＮＨの中から高輝度領域と非高輝度領域とを検出する。具体的には、領域検出部７３７１は、強調画像ＩＥＮＨに含まれる複数の画素の各々について、画素の輝度値と閾値とを比較する。処理対象画素の輝度値が閾値より大きい場合、領域検出部７３７１は、処理対象画素を高輝度画素に設定する。処理対象画素の輝度値が閾値より低い場合、領域検出部７３７１は、処理対象画素を非高輝度画素に設定する。高輝度画素の集合が高輝度領域であり、非高輝度画素の集合が非高輝度領域である。このようにして繰り返し輝度値と閾値との比較を行うことにより、領域検出部７３７１は、強調画像ＩＥＮＨの中から高輝度領域と非高輝度領域とを検出する。血管壁内膜領域を観察する場合、領域検出のための閾値は、血管壁内膜領域が非高輝度領域に含まれるように、例えば、強調後の血管壁内膜領域が有しうる最大輝度値に設定される。
【００３８】
画像合成部７３７３は、高輝度領域のエッジ領域が抑制されつつ、非高輝度領域のエッジ領域が強調されている最適輝度画像を発生する。画像処理的には、画像合成部７３７３は、強調画像ＩＥＮＨと処理対象画像ＩＩＮとの合成比率に従って強調画像ＩＥＮＨと処理対象画像ＩＩＮとを合成することによって最適輝度画像ＩＯＵＴを発生する。合成比率は、最適輝度画像の輝度値に対する強調画像ＩＥＮＨの寄与度と処理対象画像ＩＩＮの寄与度との割合を意味する。具体的には、合成比率は、強調画像ＩＥＮＨに含まれる複数の画素の各々について輝度値に応じて決定され、例えば、強調画像ＩＥＮＨへの重み係数と処理対象画像ＩＩＮへの重み係数との合計値に対する処理対象画像ＩＩＮへの重み係数の割合に設定される。強調画像ＩＥＮＨへの重み係数と処理対象画像ＩＩＮへの重み係数との合計値は、１に設定される。合成比率は、例えば、非高輝度領域が強調され、高輝度領域が抑制されるような値に設定される。本実施形態に係る合成比率には２つのタイプがある。以下、これら２つのタイプの合成比率について説明する。
【００３９】
第１の合成比率：  処理対象画素が高輝度領域に区分されている場合、合成比率は１００％、すなわち、強調画像ＩＥＮＨへの重み係数は０に設定され、処理対象画像ＩＩＮへの重み係数は１に設定される。処理対象画素が非高輝度領域に区分されている場合、合成比率は０％、すなわち、強調画素ＩＥＮＨへの重み係数は１に設定され、処理対象画像ＩＩＮへの重み係数は０に設定される。すなわち、画像合成部７３７３は、強調画像ＩＥＮＨに含まれる高輝度画素の輝度値を処理対象画像ＩＩＮの同一座標の画素の輝度値に置き換える。換言すれば、画像合成部７３７３は、高輝度領域においては強調画像ＩＥＮＨを選択し、非高輝度領域においては処理対象画像ＩＩＮを選択する。従って第１の合成比率を利用して画像合成部７３７３は、処理対象画像ＩＩＮと強調画像ＩＥＮＨとに基づいて血管壁内膜領域がより強調され、実質組織領域が適切に抑制された最適輝度画像を発生することができる。
【００４０】
第２の合成比率：  第２の合成比率を利用した最適輝度画像の発生処理は、例えば、以下の（２）式により表現される。なおＩＯＵＴは、最適輝度画像の画素の輝度値を表し、ＩＩＮは、処理対象画像の画素の輝度値を表し、ＩＥＮＨは、強調画像の画素の輝度値を表す。
【００４１】
ＩＯＵＴ＝ＥＴＨ・ＩＩＮ＋（１−ＥＴＨ）・ＩＥＮＨ              ・・・（２）
パラメータＥＴＨは、処理対象画像ＩＩＮへの重み係数であり、（１−ＥＴＨ）は、強調画像ＩＥＮＨへの重み係数である。
【００４２】
図６は、パラメータＥＴＨと強調画像ＩＥＮＨの輝度値との関係を示すグラフである。図６に示すように、処理対象画像ＩＩＮへの重み係数ＥＴＨは、高輝度領域と非高輝度領域との境界を滑らかにするために、強調画像ＩＥＮＨの輝度値に応じて線形的に変化する。具体的には、処理対象画素が非高輝度領域に区分されている場合、重み係数ＥＴＨは０に設定され、重み係数（１−ＥＴＨ）は１に設定される。すなわち、処理対象画素が非高輝度領域に区分されている場合、合成比率は０％に設定される。処理対象画素が高輝度領域に区分されている場合、処理対象画素の輝度値が上昇するにつれて、重み係数ＥＴＨは０から１に上昇し、重み係数（１−ＥＴＨ）は１から０に線形的に減少する。すなわち、処理対象画素が高輝度領域に区分されている場合、輝度値が上昇するにつれて合成比率は０％から１００％まで線形的に変化される。より詳細には、輝度値が閾値ＩＴｈｌから閾値ＩＴｈｈへ上昇するにつれて、重み係数ＥＴＨは０から１に線形的に減少する。閾値ＩＴｈｌは、例えば、血管壁内膜領域が有しうる最大輝度値と実質組織領域が有しうる最低輝度値との間に設定される。閾値ＩＴｈｈは、例えば、実質組織領域が有しうる最低輝度値よりも規定値だけ大きい値に設定される。
【００４３】
このように第２の合成比率は、高輝度領域がとり得る輝度値範囲において、輝度値に応じて線形的に変化する。これにより画像合成部７３７３は、第１の合成比率を利用する場合に比して、最適輝度画像上の高輝度領域と非高輝度領域との境界を滑らかにすることができる。従って第２の合成比率を利用して画像合成部７３７３は、処理対象画像ＩＩＮと強調画像ＩＥＮＨとに基づいて血管壁内膜領域がより強調され、実質組織領域が適切に抑制された最適輝度画像ＩＯＵＴを発生することができる。
【００４４】
第１の合成比率を利用するのか、あるいは第２の合成比率を利用するのかは、操作者により任意に設定可能である。このように第１の合成比率又は第２の合成比率を利用して発生された最適輝度画像ＩＯＵＴは、同レベルの多重解像度合成部７７に供給される。
【００４５】
次に再び図２に戻って、最適輝度画像発生部７３の後段の処理について説明する。
【００４６】
高域画像制御部７５は、最適輝度画像発生部７３からのエッジ情報を利用して、多重解像度分解部７１からの３枚の高域画像の輝度値をそれぞれ制御する。具体的には、高域画像発生部７５は、各高域画像に含まれる複数の画素の各々について、エッジ情報に応じたパラメータを画素に乗ずる。このパラメータは、エッジ領域のための第１のパラメータと非エッジ領域のための第２のパラメータとを有する。第１のパラメータは、エッジ領域が強調されるように設定される。第２のパラメータは、非エッジ領域が抑制されるように設定される。高域画像制御部７５により輝度値が制御された高域画像は、多重解像度合成部７７に供給される。
【００４７】
多重解像度合成部７７は、最適輝度画像発生部７３からの最適輝度画像と高域画像制御部７５からの３枚の高域画像とに基づいて、最適輝度画像や高域画像よりも解像度が大きい出力画像を発生する。具体的には、多重解像度合成部７７は、最適輝度画像と３枚の高域画像とに離散ウェーブレット逆変換等の多重解像度合成を行う。合成後の出力画像の各座標軸あたりの標本数は、合成前の最適輝度画像や高域画像の各座標軸あたりの標本数の２倍に拡大される。
【００４８】
多重解像度合成部７７が最低レベル（図２の場合レベル１）に属さない場合、出力画像は、１レベル下のレベルに属する最適輝度画像発生部７３に供給される。多重解像度合成部７７が最低レベルに属する場合、出力画像は、画像処理部７０から表示部９０に供給される。
【００４９】
上記のように本実施形態に係る超音波診断装置１及び超音波画像処理装置１００は、エッジフィルタ部７３３とエッジ強調部７３５と高輝度抑制部７３７とを有している。エッジフィルタ部７３３は、エッジ情報に応じたフィルタ特性を有するエッジフィルタを入力画像に適用する。これによりエッジ方向に平滑化がなされ、且つエッジ方向の垂直方向に鮮鋭化がなされたフィルタ画像が発生される。エッジ強調部７３５は、フィルタ画像から、エッジ情報に応じてエッジ領域の輝度値がさらに上昇された強調画像を発生する。高輝度抑制部７３７は、強調画像上の高輝度領域を抑制する。具体的には、高輝度抑制部７３７は、強調画像の輝度値に応じた合成比率に従って強調画像と入力画像とを合成する。これにより最適輝度画像発生部７３は、スペックルやノイズが低減され且つ高輝度領域が強調され過ぎずに非高輝度領域のエッジ領域が適切に強調された最適輝度画像を発生することができる。より詳細には、最適輝度画像発生部７３は、血管壁内膜領域に隣接する実質組織領域の輝度値を過度に上昇させることなく適切な輝度値とすることができる。また、最適輝度画像発生部７３は、血管壁内膜領域を１つに繋がった画素領域とすることができる。
【００５０】
さらに本実施形態は、多重解像度分解された各レベルでエッジ強調部７３５によるエッジ強調や高輝度抑制部７３７による高輝度抑制を行う。これにより、レベル１の多重解像度合成後にエッジ強調部７３５によるエッジ強調や高輝度抑制部７３７による高輝度抑制を行う場合に比して、エッジ領域と非エッジ領域との境界、あるいは、高輝度領域と非高輝度領域との境界がより自然なものとなる。
【００５１】
かくして本実施形態に係る超音波診断装置１及び超音波画像処理装置１００は、超音波画像の画質の向上を実現する。
【００５２】
なお本実施形態に係る最適輝度画像発生部７３は、多重解像度分解の各レベルに設けられ、各レベルの低域画像を処理対象とした。しかしながら、本実施形態は、これに限定されない。最適輝度画像発生部７３は、低域画像ではなく、高域画像を処理対象としてもよい。また、多重解像度分解の一部のレベルのみに設けられてもよい。また、最適輝度画像発生部７３は、多重解像度分解前の画像や多重解像度分解後の画像を処理対象としてもよい。
【００５３】
（変形例１）
本実施形態に係る最適輝度画像発生部７３は、エッジ強調部７３５によるエッジ強調の後に高輝度抑制部７３７による高輝度抑制を行うとした。変形例１に係る最適輝度画像発生部は、高輝度抑制部７３７の後にエッジ強調部を設けている。以下、変形例１に係る最適輝度画像発生部について説明する。なお、以下の説明において本実施形態と略同一の機能を有する構成については同一の符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００５４】
図７は、変形例１に係る最適輝度画像発生部７３ａの構成を示す図である。図７に示すように、最適輝度画像発生部７３ａは、エッジ情報算出部７３１、エッジフィルタ部７３３、高輝度抑制部７３７ａ、及びエッジ強調部７３５ａを有する。
【００５５】
高輝度抑制部は７３７ａは、エッジフィルタ部７３３からのフィルタ画像ＩＦＩＬ上の高輝度領域を抑制する。具体的には、高輝度抑制部７３７ａは、フィルタ画像ＩＦＩＬの輝度値に応じた合成比率に従って処理対象画像ＩＩＮとフィルタ画像ＩＦＩＬとを合成することによって合成画像ＩＣＯＮを発生する。変形例１に係る合成比率は、合成画像ＩＣＯＮの輝度値に対するフィルタ画像ＩＦＩＬの寄与度と処理対象画像ＩＩＮの寄与度との割合を意味する。変形例１に係る合成比率は、フィルタ画像ＩＦＩＬへの重み係数と処理対象画像ＩＩＮへの重み係数との合計値に対する処理対象画像ＩＩＮへの重み係数の割合に設定される。合成画像ＩＣＯＮは、フィルタ画像ＩＦＩＬ上の高輝度領域が抑制された画像である。画像合成方法は、本実施形態における画像合成部７３７３による画像合成方法と同様であるので説明は省略する。
【００５６】
エッジ強調部７３５ａは、高輝度抑制部は７３７ａからの合成画像ＩＣＯＮに含まれる複数の画素の各々について輝度値をエッジ情報に応じて上昇する。輝度値の上昇方法は、本実施形態に係るエッジ強調部７３５による方法と同様である。これによりエッジ強調部７３５ａは、高輝度領域のエッジ領域が抑制されつつ、非高輝度領域のエッジ領域が強調されている最適輝度画像を発生する。血管の超音波検査の場合、血管壁内膜領域がより強調され、実質組織領域が抑制された最適輝度画像が発生される。
【００５７】
かくして本実施形態の変形例１に係る超音波診断装置及び超音波画像処理装置は、超音波画像の画質の向上を実現する。
【００５８】
（変形例２）
本実施形態に係る最適輝度画像発生部７３は、処理対象画像とエッジ強調部７３５からの強調画像とに基づいて最適輝度画像を発生するものとした。変形例２に係る最適輝度画像発生部は、エッジ強調部からの強調画像のみに基づいて最適輝度画像を発生する。以下、変形例２に係る最適輝度画像発生部について説明する。なお、以下の説明において本実施形態と略同一の機能を有する構成については同一の符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００５９】
図８は、変形例２に係る最適輝度画像発生部７３ｂの構成を示す図である。図８に示すように、最適輝度画像発生部７３ｂは、エッジ情報算出部７３１、エッジフィルタ部７３３、エッジ強調部７３５、及びテーブル部７３９を有する。
【００６０】
テーブル部７３９は、エッジ強調部７３５からの強調画像にＬＵＴ（ルックアップテーブル）を適用する。ＬＵＴの適用により最適輝度画像ＩＯＵＴが発生される。ＬＵＴは、予め用意されている。ＬＵＴは、入力輝度値（強調画像ＩＥＮＨの輝度値）と出力輝度値（最適輝度画像ＩＯＵＴの輝度値）との入出力特性を規定するテーブルである。
【００６１】
図９は、テーブル部７３９のＬＵＴの入出力特性を示す図であり、横軸は入力輝度値であり、縦軸は出力輝度値である。図９に示すように、ＬＵＴは、第１の入出力特性と第２の入出力特性とを有している。第１の入出力特性は、入力輝度値が閾値ＩＴｈよりも低い輝度値範囲を支配する。第１の入出力特性において出力輝度値は、入力輝度値の上昇に伴って線形的に上昇する。すなわち、第１の入出力特性における入力輝度値に対する出力輝度値を示す線Ｌ１は、直線であり、入力輝度値軸に対して傾き４５度以上を有する。この低輝度値範囲においては、例えば、入力輝度値に１以上の正数を乗じた値が出力輝度値に置き換えられる。第２の入出力特性は、入力輝度値が閾値ＩＴｈよりも高い輝度値範囲を支配する。第２の入出力特性において出力輝度値は、入力輝度値の上昇に伴って、第１の入出力特性よりも緩やかに非線形的に上昇する。すなわち、第２の入出力特性における入力輝度値に対する出力輝度値を示す線Ｌ２は、曲線であり、線Ｌ１の延長線Ｌ１´よりも下方を非線形的に上昇する。この高輝度値範囲においては、例えば、入力輝度値に１未満の正数を乗じた値が出力輝度値に置き換えられる。閾値ＩＴｈは、高輝度領域と非高輝度領域との境に設定される。具体的には、閾値ＩＴｈは、血管壁内膜領域が非高輝度領域に含まれるように、例えば、強調画像内の血管壁内膜領域が有しうる最大輝度値に設定される。
【００６２】
このような入出力特性を有するＬＵＴを強調画像に適用することによって、血管壁内膜領域がより強調され、実質組織領域が抑制された最適輝度画像を発生することができる。
【００６３】
かくして本実施形態の変形例２に係る超音波診断装置及び超音波画像処理装置は、超音波画像の画質の向上を実現する。
【００６４】
（変形例３）
本実施形態に係る最適輝度画像発生部７３は、エッジフィルタ部７３３の後段に高輝度抑制部７３７を設けていた。変形例３に係る最適輝度画像発生部は、高輝度抑制部の後段にエッジフィルタ部を設けている。以下、変形例３に係る最適輝度画像発生部について説明する。なお、以下の説明において本実施形態や変形例１、変形例２と略同一の機能を有する構成については同一の符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００６５】
図１０は、変形例３に係る最適輝度画像発生部７３ｃの構成を示す図である。図１０に示すように、最適輝度画像発生部７３ｃは、テーブル部７３９ｃ、エッジ情報算出部７３１ｃ、メインフィルタ部７３３ｃ、及びエッジ強調部７３５ｃを有する。
【００６６】
テーブル部７３９ｃは、処理対象画像ＩＩＮにＬＵＴを適用し、テーブル画像ＩＣＯＮを発生する。ＬＵＴは、変形例２に係る入出力特性と同様の特性を有している。
【００６７】
エッジ情報算出部７３１ｃは、テーブル画像ＩＣＯＮに含まれる複数の画素の各々についてエッジ情報を算出する。エッジフィルタ部７３３ｃは、エッジ情報に応じたフィルタ特性を有するエッジフィルタをテーブル画像ＩＣＯＮに施すことにより、エッジ方向に平滑化し、エッジ方向の垂直方向に鮮鋭化する。これによりフィルタ画像ＩＦＩＬが発生される。エッジ強調部７３５ｃは、フィルタ画像ＩＦＩＬに含まれる複数の画素の各々について輝度値をエッジ情報に応じて上昇する。輝度値の上昇方法は、本実施形態に係るエッジ強調部７３５による方法と同様である。これによりエッジ強調部７３５ｃは、高輝度領域のエッジ領域が適切に抑制されつつ、非高輝度領域のエッジ領域が強調されている最適輝度画像ＩＯＵＴを発生する。血管の超音波検査の場合、血管壁内膜領域がより強調され、実質組織領域が抑制された最適輝度画像が発生される。
【００６８】
かくして本実施形態の変形例３に係る超音波診断装置及び超音波画像処理装置は、超音波画像の画質の向上を実現する。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１…超音波診断装置、１０…超音波プローブ、２０…送信部、３０…受信部、４０…Ｂモード処理部、５０…カラードプラ処理部、６０…画像発生部、７０…画像処理部、７１…多重解像度分解部、７３…最適輝度画像発生部、７５…高域画像制御部、７７…多重解像度合成部、８０…記憶部、９０…表示部、１００…超音波画像処理装置、７３１…エッジ情報算出部、７３３…エッジフィルタ部、７３５…エッジ強調部、７３７…高輝度抑制部、７３７１…領域検出部、７３７３…画像合成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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